細胞膜上的鈉泵活動的意義是:(1)由鈉泵活動造成的細胞內高K+,是許多代謝反應進行的必需條件;(2)如果細胞允許大量細胞外Na+進入膜內,由於滲透壓的關係,必然會導致過多水分了進入膜內,這將引起細胞的腫脹,進而破壞細胞的結構;(3)它能夠建立起一種勢能貯備。如所周知,能量只能轉換而不能消滅,細胞由物質代謝所獲得的能量,先以化學能的形式貯存在ATP的高能磷酸鍵之中;當鈉泵蛋白質分解ATP時,此能量用於使離子作逆電-化學勢跨膜移動,於是能量又發生轉換,以膜兩側出現了具有高電-化學勢的離子(分別為K+和Na+)而以勢能的形式貯存起來;換句話說,泵出膜外的Na+由於其高濃度而有再進入膜內的趨勢,膜內高濃度的K+、則有再有再移了膜的趨勢,這就是一種勢能貯備。由鈉泵造成的離子勢能貯備,可用於細胞的其他耗能過程。如下節將詳細討論的Na+、K+等離子在膜兩側的不均衡分佈,是神經和肌肉等組織具有興奮性的基礎;由K+、Na+等離子在特定條件下透過各自的離子通道進行的順電-化學勢的被動轉運,使這些細胞表現出各種形式的生物電現象。
繼發性主動轉運 鈉泵活動形成的勢能貯備,還可用來完成一些其他物質的逆濃度差的跨膜轉運,這主要見於前面提到的腸上皮和腎小管上皮細胞對葡萄糖、氨基酸等營養物質的較為安全吸收現象,這顯然有主動轉運過程的參與。但據觀察,這種理論上要耗能的過程並不直接伴隨ATP或其他供能物質的消耗。這些物質的跨膜轉運經常要伴有Na+由上皮細胞的管腔側同時進入細胞;後者是葡萄糖等進入細胞的必要條件,沒有Na+由高濃度的膜外順濃度差進入膜內,就不會出現葡萄糖等分子逆濃度差進入膜內。在完整的在體腎小管和腸粘膜上皮細胞,由於在細胞的基底-外側膜(或基側膜,即靠近毛細血管和相鄰上皮細胞側的膜)上有鈉泵存在(圖4),因而能造成細胞內Na+濃度經常低於小管液和腸腔液中Na+濃度的情況,於是Na+不斷由小管液和腸腔液順濃度差進入細胞,由此釋放的勢能則用於葡萄糖分子的逆濃度進入細胞。葡萄糖主動轉運所需的能量不是直接來自ATP的分解,而是來自膜外Na+的高勢能;但造成這種高勢能的鈉泵活動是需要分解ATP的,因而糖的主動轉運所需的能量還是間接地來自ATP,為此把這種型別的轉運稱為繼發性主動轉運,或稱為聯合轉運(cotransport)。每一種聯合轉運也都與膜中存在的特殊蛋白質有關,稱為轉運體(transporter);而且在不同的情況下,被轉運的物質分子有的與Na+移動的方向相同,有時兩者方向相反。甲狀腺細胞特有的聚碘作用,也屬於繼發性主動轉運。
細胞膜上的鈉泵活動的意義是:(1)由鈉泵活動造成的細胞內高K+,是許多代謝反應進行的必需條件;(2)如果細胞允許大量細胞外Na+進入膜內,由於滲透壓的關係,必然會導致過多水分了進入膜內,這將引起細胞的腫脹,進而破壞細胞的結構;(3)它能夠建立起一種勢能貯備。如所周知,能量只能轉換而不能消滅,細胞由物質代謝所獲得的能量,先以化學能的形式貯存在ATP的高能磷酸鍵之中;當鈉泵蛋白質分解ATP時,此能量用於使離子作逆電-化學勢跨膜移動,於是能量又發生轉換,以膜兩側出現了具有高電-化學勢的離子(分別為K+和Na+)而以勢能的形式貯存起來;換句話說,泵出膜外的Na+由於其高濃度而有再進入膜內的趨勢,膜內高濃度的K+、則有再有再移了膜的趨勢,這就是一種勢能貯備。由鈉泵造成的離子勢能貯備,可用於細胞的其他耗能過程。如下節將詳細討論的Na+、K+等離子在膜兩側的不均衡分佈,是神經和肌肉等組織具有興奮性的基礎;由K+、Na+等離子在特定條件下透過各自的離子通道進行的順電-化學勢的被動轉運,使這些細胞表現出各種形式的生物電現象。
繼發性主動轉運 鈉泵活動形成的勢能貯備,還可用來完成一些其他物質的逆濃度差的跨膜轉運,這主要見於前面提到的腸上皮和腎小管上皮細胞對葡萄糖、氨基酸等營養物質的較為安全吸收現象,這顯然有主動轉運過程的參與。但據觀察,這種理論上要耗能的過程並不直接伴隨ATP或其他供能物質的消耗。這些物質的跨膜轉運經常要伴有Na+由上皮細胞的管腔側同時進入細胞;後者是葡萄糖等進入細胞的必要條件,沒有Na+由高濃度的膜外順濃度差進入膜內,就不會出現葡萄糖等分子逆濃度差進入膜內。在完整的在體腎小管和腸粘膜上皮細胞,由於在細胞的基底-外側膜(或基側膜,即靠近毛細血管和相鄰上皮細胞側的膜)上有鈉泵存在(圖4),因而能造成細胞內Na+濃度經常低於小管液和腸腔液中Na+濃度的情況,於是Na+不斷由小管液和腸腔液順濃度差進入細胞,由此釋放的勢能則用於葡萄糖分子的逆濃度進入細胞。葡萄糖主動轉運所需的能量不是直接來自ATP的分解,而是來自膜外Na+的高勢能;但造成這種高勢能的鈉泵活動是需要分解ATP的,因而糖的主動轉運所需的能量還是間接地來自ATP,為此把這種型別的轉運稱為繼發性主動轉運,或稱為聯合轉運(cotransport)。每一種聯合轉運也都與膜中存在的特殊蛋白質有關,稱為轉運體(transporter);而且在不同的情況下,被轉運的物質分子有的與Na+移動的方向相同,有時兩者方向相反。甲狀腺細胞特有的聚碘作用,也屬於繼發性主動轉運。